Стальная полоса 5Х3В3МФС: характеристики, сортамент и применение
Стальная полоса 5Х3В3МФС — горячекатаный или кованый сортовой прокат прямоугольного сечения из штамповой теплостойкой стали марки 5Х3В3МФС (аналог по назначению — 3Х3М3Ф, 4Х5МФС). Марка относится к группе полутеплостойких штамповых сталей, легированных хромом, вольфрамом, молибденом и ванадием, и применяется преимущественно для изготовления инструмента горячего деформирования. Полоса поставляется в виде прутков прямоугольного профиля с отношением ширины к толщине от 2:1 до 6:1, что обеспечивает удобство механической обработки и раскроя под конкретные размеры инструмента.
Химический состав и структура
Химический состав стали 5Х3В3МФС регламентируется ГОСТ 5950 и ТУ производителей. Основные легирующие элементы обеспечивают устойчивость структуры при нагреве до 600–650 C:
- углерод — 0,46–0,54 %;
- хром — 2,80–3,50 %;
- вольфрам — 2,50–3,50 %;
- молибден — 0,60–0,90 %;
- ванадий — 0,40–0,70 %;
- кремний и марганец — в пределах 0,17–0,40 % каждого.
После закалки с 1020–1060 C в масле и трёхкратного отпуска при 560–600 C формируется структура отпущенного мартенсита с дисперсными карбидами вольфрама, молибдена и ванадия. Такая структура обеспечивает сочетание горячей твёрдости и сопротивления термической усталости.
Механические свойства полосы
Свойства полосы зависят от режима термической обработки и направления волокна при прокатке. Типовые значения для термообработанного состояния:
| Показатель | Твёрдость HRC | в, МПа | KCU, Дж/см | Рабочая температура, C |
|---|---|---|---|---|
| Закалка + отпуск 560 C | 47–50 | 1650–1800 | 25–35 | до 620 |
| Закалка + отпуск 600 C | 43–46 | 1500–1650 | 35–45 | до 650 |
| Отожжённое состояние | 241 HB | 700–850 | — | — |
Сортамент и допуски
Полоса 5Х3В3МФС выпускается толщиной 8–60 мм и шириной 20–200 мм. Предельные отклонения по толщине — по ГОСТ 2590 (для горячекатаной) или по ТУ при кованом исполнении. Кривизна прутка не превышает 0,5 % длины. Кромки — обрезные или необрезные, с зачисткой заусенцев. Поставка — без термообработки (в состоянии поставки) или с предварительной сфероидизирующей отжигом для улучшения обрабатываемости резанием.
Технологические операции
Полоса хорошо поддаётся механической обработке в отожжённом состоянии: точение, фрезерование, сверление, шлифование. После черновой обработки проводится закалка и отпуск, затем финишное шлифование и, при необходимости, электроэрозионная обработка. Свариваемость ограничена — рекомендуется применять сварку только для ремонтных наплавок с предварительным и сопутствующим подогревом до 350–400 C.
Области применения
Инструмент из полосы 5Х3В3МФС работает в условиях циклического нагрева и охлаждения под давлением:
- молотовые и прессовые штампы для горячей объёмной штамповки;
- вставки и пуансоны вырубных штампов горячей резки;
- матрицы и пуансоны горизонтально-ковочных машин;
- инструмент для прессования медных и алюминиевых сплавов;
- ножницы горячей резки сортового проката;
- детали арматуры нагревательных печей и ковочных агрегатов.
В металлургических цехах полоса используется для изготовления сменных элементов штамповой оснастки прессов усилием 1000–4000 тс, а также для ремонтных вставок в инструмент, работающий при температурах контактных поверхностей до 600 C.
Вопросы и ответы
Чем полоса 5Х3В3МФС отличается от полосы 4Х5МФС?
5Х3В3МФС содержит вольфрам (2,5–3,5 %) и повышенный углерод, что даёт более высокую горячую твёрдость и сопротивление разупрочнению при 600–650 C. 4Х5МФС без вольфрама уступает по теплостойкости, но превосходит по ударной вязкости и технологичности.
В каком состоянии поставляется полоса?
Стандартно — без термообработки или после отжига с твёрдостью не более 241 HB. Термообработанная полоса (закалка + отпуск) поставляется по отдельному заказу с указанием требуемой твёрдости HRC.
Какая максимальная рабочая температура инструмента из 5Х3В3МФС?
При твёрдости 47–50 HRC инструмент сохраняет работоспособность до 620 C, при снижении твёрдости до 43–46 HRC — до 650 C. Выше этих температур начинается интенсивное разупрочнение и потеря формоустойчивости.
Возможна ли сварка полосы 5Х3В3МФС?
Сварка ограниченно применима. Для ремонтных наплавок требуется подогрев 350–400 C, сварочные материалы с близким составом и последующая термообработка. В ответственных штампах сварные соединения не рекомендуются.
